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Hydraulische Steuerung an einer Kopier-Werkzeugmaschine Die Erfindung
betrifft eine hydraulische Steuerung an einer Kopier-Werkzeugmaschine mit wenigstens
einem Arbeitskolben, welcher von einem Kopiertaster aus durch die Druckflüssigkeit
beeinflußbar und mit (lern Träger des Werkzeuges oder Werkstückes verbunden ist.
Bekannte Steuerungen dieser Art haben den Nachteil, daß, wenn der Kopiertaster an
steilen Konturen der Arbeitsschablone in einem gewissen Maß seitlich belastet wird,
ein dem Kopiertaster zugeordneter Schieber nicht mehr reagiert, so daß sich ein
toter Weg ergibt, dessen Überwindung erst durch zusätzliche Bewegungen des Kopiertasters
möglich wird; die demgemäß in der Steuerbewegung eintretenden Verzögerungen führen
zu entsprechenden Ungenauigkeiten in der Kopierarbeit.
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Zwecks Beseitigung dieses Nachteiles ist bei der hydraulischen Steuerung
gemäß der Erfindung für den Flüssigkeitslauf ein vom Kopiertaster beeinflußbarer
Steuerschieber vorgesehen, der in einer Steuerbüchse angeordnet ist, welche in solcher
Bewegungsverbindung mit dem Kopiertaster steht, daß bei einem gewissen Seitendruck
auf den Kopiertaster die erwähnte Steuerbüchse so verschoben wird, daß sie die Funktion
des Steuerschiebers übernimmt.
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Auf diese Weise läßt sich durch den Kopiertaster auch von steil abfallenden
und steil ansteigenden Konturen der Arbeitsschablone aus der Fliissigkeitslauf
verzögerungsfrei
steuern, was entsprechend genaue Kopierarbeit ermöglicht.
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Zweckmäßig ist vom Steuerschieber aus. über ein Ventil ein Regulierschieber
beeinflußbar zwecks Steuerung eines zweiten Arbeitskolbens.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
veranschaulicht: Es zeigt Fig. i als erstes Beispiel eine Kopierfräsmaschine im
Aufriß mit zumTeil schematischerDarstellungsweise, Fig. 2 in größerem Maßstab im
Axialschnitt die Verbindung des Tasters mit dem Steuerschieber, Fig. 3 in größerem
Maßstab im Längsschnitt die Anordnung der Schieber, Fig. 4 in einer der Fig. 3 ähnlichen
Teildarstellung eine geänderte Ausführung eines Wendeschiebers, und .
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Fig. 5 das zweite Beispiel in der Fig. i entsprechenden Darstellung.
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Im ersten Beispiel ist in Fig. i mit i eine der Kopierfräsmaschine
zugeordneteNiederdruckpumpe bezeichnet, welche dazu dient, Druckflüssigkeit aus
dem Vorratsbehälter 2 durch die Leitung 3 dem im Steuergehäuse 4 angeordneten Steuerschieber
5 zuzuführen. Der Steuerschieber 5 erhält seine Bewegung durch den Taster 6, welcher
in bekannter Weise mit der Arbeitsschablone 7 zusammenwirkt, die auf den Arbeitstisch
B aufgespannt ist. Der mittels eines Schlittens 8' am Maschinenständer angeordnete
Arbeitstisch 8 trägt auch das Werkstück 9, welches durch den Fräser io entsprechend
der Arbeitsschablone 7 zu bearbeiten ist. Der Fräser io befindet sich am Gehäuse
i i, das durch ein Querstück 12 mit dem Steuergehäuse 4 fest verbunden ist, wodurch
ein entsprechender Verschiebekörper auf einem am Maschinenständer vorgesehenen Träger
13 gebildet ist.
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Je nach der senkrechten Bewegung des Tasters 6 und demgemäß sich ergebender
Einstellung des Steuerschiebers 5 wird die Druckflüssigkeit vom Steuergehäuse 4
aus durch die Leitung 14 oder 15 einem Kolben 16 zugeführt, um in dessen Führungsraum
von der einen öder anderen Seite her auf den Kolben 16 einzuwirken. Dies hat entsprechende
Steuerung des mit dem Kolben 16 fest verbundenen Hauptschiebers 17 zur Folge. 18
ist eine den Führungsraum des Steuerschiebers 5 mit dem Vorrats-, Behälter 2 verbindende
Rückleitung für die Druckflüssigkeit.
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Eine Hochdruckpumpe i9 dient dazu, Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter
2 durch die Leitung 20, in welche ein Drosselventil 21 eingebaut ist, dem Führungsraum
des Hauptschiebers 17 zuzuführen. Dieser Führungsraum steht durch zwei Leitungen
22 und 23 mit dem lotrecht angeordneten Zylinder 24 in Verbindung, in.welchem sich
der Kolben 25 für den senkrechten Arbeitshub befindet. In entsprechender Stellung
des Hauptschiebers 17 wird die aus der Leitung 2o ankommende Druckflüssigkeit aus
dem Führungsraum des Hauptschiebers 17 durch die Leitung 22 oder 23 dem Zylinder
24 zugeführt zwecks senkrechter Bewegung des Kolbens 25 im einen oder anderen Sinne.
Aus dem Führungsraum des Hauptschiebers 17 kann die Druckflüssigkeit über zwei Kanäle
26 und 27, welche an eine gemeinsame Rückleitung 28 angeschlossen sind, in den Vorratsbehälter
2 zurückfließen. Der Führungsraum des Hauptschiebers 17 ist durch einen Querkanal
mit einem Raum verbunden, in welchem sich ein ' federbelastetes Ventil 29 befindet
(s. auch Fig. 3). Der gleiche Raum steht durch einen zweiten Querkanal mit dem Führungsraum
eines zum Hauptschieber 17 parallel angeordneten Wendeschiebers 30 in Verbindung.
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Wenn der Hauptschieber 17 in Mittelstellung steht oder nur teilweise
geöffnet ist, wird in seinem Führungsraum die Druckflüssigkeit gestaut, welche durch
die Leitung 20 in durch das Drosselventil 21 in der Zeiteinheit dosierter Menge
unter verhältnismäßig hohem Druck ankommt. Infolge des entstehenden Überdruckes
wird dann das Ventil 29 entgegen seiner Federbelastung geöffnet, so daß die Druckflüssigkeit
zum Wendeschieber 30 gelangt, um dann, je nach dessen Stellung, von der einen
oder anderen Seite auf einen parallel zum Hauptschieber 17 und Wendeschieber 3o
angeordneten, federbelasteten Regulierschieber 31 zudrücken. Dieser Regulierschieber
31 wird dann gerade so weit geöffnet, daß die Steuerflüssigkeit unter dem gewünschten
Druck entweder durch die Leitung 32 oder 33 zu dem im Träger 13 vorgesehenen waagerechten
Vorschubzylinder 34 gelangt, wobei der in diesem angeordnete Kolben 35 für
den horizontalen Arbeitshub, entsprechend der Seite des Zuflusses der Druckflüssigkeit,
vorwärts oder rückwärts bewegt wird; die Druckflüssigkeit wird in der Folge durch
die Leitung 33 bezw. 32 zum Vorratsbehälter 2 zurückgedrängt. Somit bewegen sich,
je nach der Form der Arbeitsschablone 7, beide Arbeitskolben 25 und 35 gleichzeitig
oder nur der eine oder andere: Der Taster 6 ist durch einen Bolzen gebildet, welcher
gemäß Fig. 2 auf unteren und oberen Rollen 36 bezw. 37 axial verschiebbar geführt
ist, von denen die letzteren an einer fest angeordneten. Tragplatte 38 angebracht
sind. Oben ist dem Tastbolzen 6 durch einen Kopf 39, Druckfeder 4o, Stützhülse 41
und Stützkugel 42 eine elastische und begrenzt gelenkige Verbindung mit dem Steuerschieber
5 gegeben; es ist dies eine spielfreieVerbindung, die aber ein Pendeln des Tastbolzen
6 innerhalb gewisser Grenzen gestattet. Der Steuerschieber 5 ist in einer im Gehäuse
4 vorgesehenen Steuerbüchse 43 angeordnet, die einen zentralen oberen Schaft 44
besitzt, an dem eine auf einer festen. Jochplatte 45 sich abstützende Druckfeder
46 wirksam ist, wodurch der Schaft 44 mit seinem halbkugeligen Ende in einer Vertiefung
einer Widerlagsplatte 47 gehalten wird. Mit der Widerlagsplatte 47 stehen über Muttern
48 die kugelige Stützflächen haben, eine Anzahl Zugstangen 49 in Verbindung, die
andernends durch ebenfalls kugelige Flächen aufweisende Köpfe 5o an einer Hängeplatte
51 angreifen, welche die unteren Führungsrollen 36 des Tastbolzens 6 trägt; durch
die Zugstangen 49 ist der Hängeplatte 51 pendelnde Aufhängung gegeben. Zwischen
der Hängeplatte 51
und einer fest angeordneten Haltepatte 52 sind
Stützkugeln 53 vorgesehen, welche in an beiden Platten 51, 52 vorhandenen Sitzen
liegen.
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Wenn im Sinne der Fig. 1 beim Betrieb der Maschine der Tastbolzen
6 infolge Abtastens entsprechend steiler Konturen 7' an der Arbeitsschablone 7 aus
seiner lotrechten Stellung seitlich weggedrängt wird, dann wird über die unteren
Führungsrollen 36 des Tastbolzens 6 die Hängeplatte 51 dementsprechend quer, also
in der Plattenebene aus ihrer 1_age verstellt. Infolgedessen werden die Stützkugeln
53 demgemäß in ihren an der Halteplatte 52 vorhandenen Sitzen verschoben, wodurch
sich der Abstand der Hängeplatte 51 von der Halteplatte 52 entsprechend vergrößert.
Durch die hierbei sich abwärts bewegende Hängeplatte 51 wird über die von ihr mitbewegten
Zugstangen 49 und die Widerlagsplatte 47 durch den Schaft 44 die Steuerbüchse 43
axial aliw:irts gescholten, so daß sie die Funktion des Steuerschiebers 5 übernimmt.
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Gemäß Fig. 3 befindet sich der Regulierschieber 31 zwischen zwei Büchsen
54 und 55, an denen je eine Druckfeder 56 wirksam ist; die Druckfedern 56 sind bestrebt,
den Regulierschieber 31 in der gezeichneten l\littelstellung zti halten.
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:Mittels der gemäß Fig. l vorgesehenen Hochdruckpumpe 19 wird aus
dem Vorratsbehälter 2 Druckflüssigkeit durch die Leitung 20 über das Drosselventil
21 dem Führungsraum des Hauptschiebers 1 7 zugeführt, welcher über seinen Kolben
16 vom Steuerschieber 5 aus eingestellt wird. Die in erwähnter Weise zum Hauptschieber
17 geleitete Druckflüssigkeit strömt in der Folge durch die Leitung 22 oder 23 zum
Zylinder 24 und fließt im übrigen aus dem Führungsraum des Hauptschiebers 17 durch
die Kanäle 26 und 27 über die Leitung 28 zum Vorratsbehälter 2 zurück. Wenn der
Hauptschieber 17 in Mittelstellung steht oder nur teilweise
zontalen Arbeitshub vorgesehenen Kolbens 35 (Fig.1) zu veranlassen. Es verschiebt
sich der Wendeschieber 3o in Richtung gegen das geöffnete Ventil 6o bzw. 61, wodurch
in der Folge der Zufluß der Druckflüssigkeit zum Regulierschieber 31 gewendet und
dementsprechend der Lauf der Druckflüssigkeit zum Vorschubzylinder 34 des Arbeitskolbens
35 bestimmt wird, sei es über dieLeitung 32 oder 33. Bevor nun aber die Druckflüssigkeit
im Vorschubzylinder 34 wirksam werden kann, muß dieselbe die Kraft der an der Büchse
54 bzw. 55 wirksamen Druckfeder 56 überwinden. Es entstehen deshalb zu den Anschlußleitungen
32 und 33 für die Druckflüssigkeit nur enge Durchflußöffnungen, wodurch ein der
Arbeitsseite des Arbeitskolbens 35 entgegengesetzter Druck auf diesen. gewährleistet
ist, was ruhige Arbeitsweise ergibt.
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Da der Steuerschieber 5 (Fig. 2) verhältnismäßig niedrigem Flüssigkeitsdruck
unterstellt ist, arbeit,2t der Tastbolzen 6 mit entsprechend geringem Tastdruck,
so daß er leicht anspricht, was im Zusammenwirken mit den beschriebenen, zur Steuerung
des Flüssigkeitslaufes dienenden Mitteln einen konstanten linearen Arbeitsvorschub
und ein entsprechend genaues Arbeiten ergibt. Die Druckflüssigkeit wird, wenn die
Leitlinie auf der Arbeitsschablone z. B. einen Neigungswinkel von 45° hat, gleichmäßig
beiden Arbeitskolben zugeführt, während z. B. bei einem Neigungswinkel von 3o° etwa
1/s bzw. 2/s des Druckflüssigkeitsstromes dem Kolben für den senkrechten bzw. horizontalen
Arbeitshub zugeführt werden. Die Einstellung der Schnittbreite kann mechanisch kontinuierlich
oder schrittweise mittels eines Zeitschalters durch Motorkraft geschehen, oder jeweils
hydraulisch oder mechanisch durch den Wendevorgang ausgelöst werden.
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Gemäß Fig. 4 ist der Wendeschieber 3o, an dem eine Druckfeder 63 wirksam
ist, durch eine Gelenklasche 64 mit dem Anker 65 eines Elektromagneten 66 verbunden;
die in bezug auf den Führungsraum des `'4':ndeschiebers 3o quer angeordneten Kanäle
67
und 68 dienen zur Verbindung mit dem nicht gezeichneten Führungsraum des
Regulierschiebers. Durch Schließen des Stromkreises des Elektromagneten 66 wird
dieser erregt und somit der Anker64 angezogen, wodurch der Wendeschieber 30 entgegen
dem Einfluß seiner Feder 63 axial v:rschoben wird, zwecks Änderung des Flüssigkeitslaufes;
durch Unterbrechen des erwähnten Stromkreises wird der Wendeschieber 30 unter
der Einwirkung der Feder 63 in zur vorherigen Verschiebung entgegengesetzter Richtung
axial verschoben behufs erneuter Änderung des Flüssigkeitslaufes.
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Die Werkzeugmaschine kann natürlich auch so eingerichtet sein, daß
die Ausführung der Kopierarbeit in beliebigem Übersetzungsverhältnis erfolgt.
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Die hydraulische Steuerung im Sinne der Erfindung läßt sich auch anwenden,
wenn die betreffende Werkzeugmaschine auch nur einen oder mehr als zwei durch die
Flüssigkeit beeinflußte Arbeitskolben aufweist.
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Eine besonders einfache Ausbildung der hydraulischen
Steuerung
ist dadurch gegeben, daß nach dem in Fig.5 dargestellten zweiten Beispiel der Steuerschieber
derart angeordnet ist, daß wenigstens ein Arbeitskolben direkt vom Steuerschieber
aus durch die Druckflüssigkeit beeinflußbar ist.
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In Fig. 5 bezeichnet i9 eine der Kopierfräsmaschine zugeordnete Hochdruckpumpe,
welche dazu dient, die Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 2 durch die Leitung
7o, ein Drosselventil 71 und die Zweigleitung 72 dem im Steuergehäuse 4 angeordneten
Steuerschieber 5 zuzuführen. Dieser besitzt die im ersten Beispiel beschriebene
Ausbildung und erhält, wie dort, seine Bewegung durch den Taster 6.
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Je nach der senkrechten Bewegung des Tasters 6 und demgemäß sich ergebender
Einstellung des Steuerschiebers 5 wird die Druckflüssigkeit durch die Leitung 73
oder 74 dem Zylinder 24 zugeführt zwecks senkrechter Bewegung des Kolbens 25 im
einen oder anderen Sinne.
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Wenn der Steuerschiebers in Mittelstellung steht oder nur teilweise
geöffnet ist, wird in seinem Führungsraum die Druckflüssigkeit gestaut, welche durch
die Leitung 70 in durch das Drosselventil 71 in der Zeiteinheit dosierter
Menge unter verhältnismäßig großem Druck durch die Leitung 72 ankommt. Infolge des
entstehenden überdruckes, der sich ebenfalls in der von der Leitung 72 ausgehenden
Zweigleitung 75 auswirkt, wird das der letzteren zugeordnete Ventil 29 entgegen
an ihm wirksamer Federbelastung geöffnet, so daß die Druckflüssigkeit zum Wendeschieber
30 gelangt, und dann, je nach dessen Stellung, von der einen oder anderen
Seite auf den federbelasteten Regulierschieber 31 zu drücken. Dieser Regulierschieber
31 wird dann gerade so weit geöffnet, daß die Steuerflüssigkeit unter dem gewünschten
Druck durch die eine der beiden Leitungen 32 und 33 zu dem waagerechten Vorschubzylinder
34 gelangt, wodurch dessen Kolben 35 entsprechend der Seite des Zuflusses der Druckflüssigkeit
vorwärts oder rückwärts bewegt wird. Die Druckflüssigkeit wird in der Folge durch
die Leitung 33 bzw. 32 zum Vorratsbehälter 2 zurückgedrängt.
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Wenn das eine der beiden, dem Wendeschieber 30 zugeordneten Kegelventile
6o, 61 von außen her geöffnet wird, dann entströmt der betreffenden Endkammer, unter
entsprechender Druckverminderung in derselben, Druckflüssigkeit, welche ihren Weg
über den Kanal 62 und eine an die Rückleitung 76 angeschlossene Zweigleitung 28'
zum Vorratsbehälter 2 nimmt.